淺談礦山生態修復中的植物選擇與配置
——以湖南婁底市冷水江銻煤礦生態修復為例

鄒 旭，鄧穆坤，李丹雄，武亞南

(1.北京林豐源生態環境規劃設計院有限公司，北京 100083；2.湖南省地質礦產勘查開發局418隊，湖南 長沙 410004)

生態修復相對生態破壞而言也稱之為生態恢復，其概念源自于生態工程，目的是重建某區域曾經有的動、植物群落，使其生態系統的結構和功能恢復到先前未破壞的狀態[1]。目前，植被重建和工程措施相結合的方式是礦山生態修復的主要途徑，而植被重建又是礦山生態恢復的重要環節之一，因為自然生態系統的恢復總是以植被重建為前提條件，植物能促進土壤結構和肥力以及土壤微生物的恢復，從而促進整個生態系統結構與功能的恢復與重建[2]。因此，植被重建對于礦山的生態修復具有十分重要的意義。廢棄礦山生態修復最終的目的是建立一個穩定的植物群落，這就要求我們根據不同的生態修復方式、方法和不同植物的生物特性，來對修復地的植物群落進行合理的配置設計。選擇的植物種類是否適合當地的立地條件，配置關系是否合理，在一定程度上決定著生態修復的成敗[3]。因此，研究礦山修復中的植物種類選擇及其配置對于礦山生態修復具有重要的現實意義。

雖然國內目前在礦山生態修復技術方面取得了許多研究成果和成功的經驗[4]，但由于我國地域遼闊，各地氣候條件、土壤類型、地形、植被等差異較大，不同生態條件下能否選擇好適宜當地的植物種類并進行合理配置已成為生態修復能否成功的關鍵條件之一，要根據當地的生態條件和礦山的立地條件加以選擇和調整，才能達到預期的修復效果。本研究通過對湖南婁底市冷水江銻煤礦生態修復中植物種選擇及配置模式的研究，期望為此后的礦山生態修復工作提供借鑒和幫助。

1 工程概況

婁底市冷水江銻煤礦是湖南省湘江流域生態保護修復工程五大試點礦區之一。礦區位于湖南省婁底市的漣源市境內，地理坐標為111°42′33.5″～111°49′09″E、27°50′6″～28°0′18.86″N，礦種為煤炭。此次修復總面積為48.8 hm2。經過現場實地勘查，項目區內存在多處露天采場、煤矸石及廢渣堆積體、掛渣坡面、工業廣場，破壞了原有自然植被。這些地方普遍保水保肥性差，缺少土壤養分和水分，土層薄甚至沒有土壤。另外，煤矸石及廢渣堆積體、掛渣坡面裸露、松散，易產生水土流失，并可能發生滑坡、崩塌等地質災害。

礦區所處的漣源市地貌主要為低山與丘陵，湄江兩岸少部分為河流階地；氣候屬中亞熱帶大陸性季風濕潤氣候，熱量豐富、溫度適宜、四季分明，全年平均氣溫16.9 ℃，年平均日照時數1 538 h且東部多于西部，無霜期268 d，全市年平均降水量1 409.06 mm。

漣源市地處中亞熱帶常綠闊葉林帶，區內有植物資源150科871種，其中：喬木63科243種，灌木46科202種，草本41科426種；常綠樹種23科79種，落葉樹45科138種；主要鄉土用材林187種，引進用材林43種，經濟林28種；常見植物主要有香樟(Cinnamomumcamphora)、馬尾松(Pinusmassoniana)、楓香樹(Liquidambarformosana)、石楠(Photiniaserratifolia)、檵木(Loropetalumchinense)、紫穗槐(Amorphafruticosa)、狗牙根(Cynodondactylon)、白茅(Imperatacylindrica)等。

2 植物配置原則

2.1 遵循適地適樹原則

所謂適地適樹，就是根據當地的立地條件(降水、氣候、土壤類型等)選擇適合的植物種稱之為適地，根據樹種的生態特性來選擇立地條件稱之為適樹[5]。選擇植物之前要了解礦區的地理、氣候條件，有哪些常見的植物種類，還要熟悉所選植物的生態習性等，切忌盲目搭配增加修復成本。想要達到最佳的治理效果，就要遵循選擇的樹種與治理地塊的立地條件相統一，做到宜喬則喬、宜灌則灌、宜草則草。

2.2 遵循鄉土樹種優先原則

鄉土植物在當地世代繁衍，經歷了較為漫長的演替過程，已和當地的氣候、土壤等環境融為一體，最適應當地的生境條件，對各種自然災害具有較強的抗逆性[6]。另外，鄉土樹種種類多取材方便，不用長途運輸成本較低，易養護管理，在植被建設中具有其他引進植物種不可替代的優勢。在進行生態修復的過程中優先選用鄉土樹種不僅可以避免外來物種造成的入侵風險，而且還能更好地形成當地的景觀特色和文化，一舉多得。

2.3 遵循礦山生態環境原則

礦山的開采對地形破壞較大，山體原來的地形地貌會發生較大變化，比如可能會形成陡峭的露采開挖面、大型的廢料堆積體、礦坑等。在進行植被選擇時，要充分考慮礦區的立地條件，根據不同地形合理配置植物，比如：在山坡南麓配置一些喜光植物，在山坡北麓配置一些耐陰植物；在堆積體坡面選擇一些低矮的灌木和草本，一般不配置大喬木等。此外，還應考慮礦山的土壤類型、地下水含量等問題，因地制宜地進行植樹造林活動，種植符合當地礦山生態環境的植物種。

2.4 遵循植物抗逆境原則

需修復的礦山一般為巖石開挖面和一些大型廢料堆積體，土壤較少，較為貧瘠。因此，要求選擇的植物應具有一定的耐貧瘠特性。此外，還應該根據具體要求具體分析，選擇具有其他一些特性的植物品種，比如耐低溫、耐高溫、抗旱、抗病蟲害，以及具有一定的經濟價值等。這樣在后期方便養護管理，節約成本，即使在無人為養護管理的條件下也能夠保持較高的存活率。

2.5 遵循生物多樣性原則

在進行礦山生態修復中，最終的目的是要建立穩定的植物群落，在選擇植物時要考慮生物多樣性的原則，將喬、灌、草結合在一起，來避免單一植物群落不穩定的問題[7]。考慮物種的多樣性，采取喬木與灌木、喬木與草本、喬灌草等多種結合方式，充分利用光照、水分，有利于形成多層次綜合穩定的植物群落。多層次的植物群落能夠起到穩定生態系統的目的，增強抵御外界傷害的能力[8]。因此，在進行礦山生態修復植物配置時，遵循生物多樣性的原則，對于整個礦山生態環境的恢復和穩定是十分必要的。

3 礦山生態修復植物選擇

3.1 礦山及周邊植被調查

經過對本礦區及周邊現場實地勘查，發現礦區內的植物種類有喬木、灌木、草本、藤本等。其中，喬木有馬尾松、濕地松(Pinuselliottii)、柏木(Cupressusfunebris)、香樟、木荷(Schimasuperba)、石楠、楓香樹、杉木(Cunninghamialanceolata)、杜英(Elaeocarpusdecipiens)等，灌木主要有檵木、馬桑(Coriarianepalensis)、鹽膚木(Rhuschinensis)、白背葉(Mallotusapelta)、山莓(Rubuscorchorifolius)、火棘(Pyracanthafortuneana)、插田泡(Rubuscoreanus)、紫穗槐、山橿(Linderareflexa)等，草本主要有蕨類(Pteridophyta)、白茅、鵝腸菜(Myosotonaquaticum)、狗牙根、蔥蘭(Zephyranthescandida)等，藤本包括葛(Puerariamontana)、紫藤(Wisteriasinensis)等。從整體植物調查結果來看，在本次礦山治理中能夠利用的植物資源較為豐富。

根據以往的礦山修復經驗及查閱相關資料，本礦區中的馬尾松、濕地松、柏木、香樟、木荷、石楠、楓香樹等喬木(見表3)，皆具有一定的抗旱、耐瘠薄能力，常被廣泛應用于礦區綠化；蔥蘭、檵木、石楠、杜英等，在具有抗旱、抗瘠薄能力的同時還兼具景觀特色，可以應用于有景觀要求的景觀節點；紫穗槐、白茅、狗牙根等灌草，種子獲得性強且發芽性能好，易于繁殖，而且耐干旱、耐貧瘠，養護管理粗放，固土性與扎根性強，能有效防治水土流失，適用于林下或坡面撒播；葛、紫藤等藤本，善于攀爬，生長迅速，可用于較為陡峭的巖石坡面。同時，這些植物種都屬于當地的鄉土樹種，便于取材、省時省力，與其他外來樹草種相比能更好地起到生態修復和生態防護的作用，在本次礦山修復時應優先考慮。

3.2 植物選擇

結合以上對本礦區的實地勘查及資料分析，根據礦山修復的植物配置原則，優先在實地調查的植物種中選擇抗性較強的植物，并剔除一些種源不易獲得的植物種比如馬桑、山橿、插田泡、山莓、鵝腸菜等，同時根據景觀需求引進一些適合當地氣候、土壤條件的景觀植物，最終選擇了8種喬木、5種灌木、9種草本和3種藤本，共計25種植物(見表1)。

表1 治理區選用植物統計

4 不同區域生態修復措施與植物配置

根據現場實地勘查，將礦區劃分為露采開挖面、堆積體坡面、整理后的空曠平地和景觀節點四個區，根據不同地形特點和治理目標分別實施針對性的生態修復措施和植物配置。

4.1 露采開挖面

露采開挖面多為裸露巖體，含較多碎石，高度5～60 m不等，坡度在50°～60°之間，普通植物難以附著在上面。

對于高度小于10 m的開挖面，底部設置干砌石擋墻并種植攀緣植物綠化，包括扶芳藤、紫藤、葛等。利用藤本植物善于攀爬的特性，可以較快速地遮蓋裸露的山石或陡坡，形成生物墻，快速復綠。

對于高度大于10 m的開挖面，由于坡面較長，藤本植物完全覆蓋坡面的周期較長，因此生態治理周期拉長，治理效果不佳。對此采用生態棒護坡形式進行防護和植被恢復，生態棒內裝填混合植物種子的種植土，植物種選擇白茅、狗牙根、高羊茅、大花金雞菊、蔥蓮等。坡腳處設置干砌石種植槽，栽植攀緣植物包括葛、紫藤等。

4.2 堆積體坡面

礦區內有大量的廢渣堆積體，在進行植被恢復前應對堆積體采取必要的處理，為植物生長創造良好的立地條件。一般對高度大于6 m的堆積體要進行削坡、分級處理，以降低堆積體的坡度。同時，為了防止水土流失，在堆積體坡腳處設置漿砌石擋墻，擋墻底部栽植葛、扶芳藤等藤本植物。

根據邊坡形式堆積體植被恢復方式主要采用無土纖維噴播、覆土撒播混合灌草植物種后用椰纖維植被毯覆蓋等方式。由于堆積體坡面較陡，栽植一些大的喬木會進一步加大坡面負載，增加土體下滑力，在有風的情況下樹木還會把風力轉變為對地面的推力，樹木根系楔體作用可使表層巖土發生松動造成坡面的破壞[9]，因此此次堆積體植被恢復均采用適合當地氣候和土壤條件的灌、草混合植物種，包括狗牙根、白茅、高羊茅、白三葉、紫穗槐等，植物配比見表2。這些植物種子豐富且發芽性能好，易于繁殖與更新，能快速覆蓋地面，且耐干旱、耐貧瘠，養護管理較粗放，具有良好的匍匐性能，固土性與扎根性強，可以有效地防止水土流失。

表2 植被恢復灌草植物配比

4.3 整理后的空曠平地

對現有空地、部分工業廣場拆除后的空地及礦坑整理后的空地進行必要的平整和覆土改良，為造林創建良好立地條件。本著適地適樹和鄉土樹種優先原則，優先選擇當地具有一定耐瘠薄能力的紅葉石楠、楓香樹、柏木、馬尾松、香樟、木荷等喬木(見表3)，并在林下撒播狗牙根、白茅和白三葉等混合植物種。栽植密度應根據立地條件、林種要求、樹種特性及培育目的等因素綜合考慮[10]。由于礦區立地條件差，以生態培育為目的，樹種以小喬木或灌木為主，因此本項設計在不影響樹木正常生長的條件下，造林密度選定為2 000～3 000株/hm2，以便盡早形成森林景觀，發揮森林的生態功能。

表3 本項目選擇的造林植物特性

4.4 景觀節點

景觀節點的營造也是生態修復與重建的重要內容[11]。為了提升區域景觀格局，在礦區主道路兩側通過配置景觀植物打造景觀節點。結合園林綠化、景觀設計等相關理論和成功的實踐經驗，根據礦山治理區的具體情況，合理搭配喬、灌、草三個不同層次的植物，既建立穩定的植物群落，又營造良好的礦山植物景觀效果。選擇適合當地立地條件并具有一定觀賞特性的植物，其中喬木包括香樟、杜英、濕地松，灌木包括油茶、海桐、紅花檵木、木槿和紅葉石楠，花卉草本植物包括蔥蘭、大花金雞菊、三色堇、須苞石竹和美女櫻。植物搭配色彩豐富、層次感較強，以灌草為主，在進行礦山生態恢復的同時，起到了美化及增強觀賞效果的作用。

5 結論與討論

本研究以湖南婁底市冷水江銻煤礦生態修復工程為例，闡述了礦山生態修復的植物配置原則，并按照露采開挖面、堆積體坡面、整理后的空曠平地和景觀節點幾個不同區域，分析了礦山生態治理工程中不同空間的植物配置模式。本次修復工程共選用25種植物，其中8種喬木、5種灌木、9種草本和3種藤本。在露采開挖面配置了葛、紫藤、扶芳藤等藤本；在堆積體坡面配置了狗牙根、白茅、高羊茅、白三葉、紫穗槐等灌草；在整理后的空曠平地上配置了紅葉石楠、楓香樹、柏木、馬尾松、香樟、木荷等喬木；在景觀節點選擇了適合當地立地條件并具有一定觀賞特性的植物，其中喬木包括香樟、杜英、濕地松，灌木包括油茶、海桐、紅花檵木、木槿和紅葉石楠，花卉草本植物包括蔥蘭、大花金雞菊、三色堇、須苞石竹和美女櫻等植物。

礦山的生態修復工作是一項比較復雜的生態工程，它涉及生態學、植物學、土壤學、工程學等多門學科及其相關的學科[12]。在進行植物配置時，應該同時考慮各個方面的因素，多借鑒以往礦山修復成功的案例和研究成果，根據礦山的實際立地條件，選擇最適宜的植物種類，豐富景觀層次，建立一個穩定的、多層次的人工生態群落，這樣才能逐步達到礦山生態修復的效果[13]。目前，有關礦山生態修復工作中的植物種篩選、不同植物之間的配置設計、植物促進礦山生態修復的機理方面的研究及應用等，仍然有待于進一步研究和討論。未來應根據不同地區、礦種及礦山的立地條件，繼續開展相關研究，以滿足礦山生態修復的需要，并為以后的礦山生態修復工作提供切實可靠的理論依據和經驗。